CN110989507A - 一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，包括断路器自动化物理实体设备检测单元、车间数字孪生体生成单元以及车间数据传输单元；断路器自动化物理实体设备检测单元采集和上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据；车间数据传输单元建立传输通道；车间数字孪生体生成单元根据物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据生成车间数字孪生体，并同时展示断路器自动化检测生产任务过程中车间运行状态和检测生产信息。实施本发明，能对断路器自动化检测设备运行数据、生产信息、人员信息等统一管理，可视性高且能实时反映车间运行状态和检测生产信息，并大幅提升生产管理水平和产品品质，降低企业运行成本。

Description

一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置

技术领域

本发明涉及断路器检测技术领域，尤其涉及一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置。

背景技术

小型断路器广泛应用于工业、民用等终端配用电场合，是保护终端配用电系统安全的重要元件，其每年的产量高达数十亿只，产量巨大。由于制造水平上的限制，导致我国低压电器制造企业在车间管理、生产线执行效率以及运行维护水平上，与国外先进水平差距较大。

随着断路器制造业自动化和信息化水平需求的提高，对传统断路器自动化检测模式进行数字化改造，逐渐成为断路器自动化检测生产车间发展的主要方向。然而，现有断路器自动化检测生产车间的检测数据链路不连续，缺乏对设备运行数据、生产信息、人员信息等数据的统一管理。此外，由于数据链路格式的不统一，造成信息孤岛，数据信息在传递过程中受阻、延时和丢失等问题较突出，设备状态实时管控能力不足，并且自动化检测设备的异常原因无法确定，进一步导致车间检测设备有效运行时间不足，效率下降，车间运行和维护成本高昂等问题。

因此，亟需一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，能够对断路器自动化检测设备运行数据、生产信息、人员信息等数据的统一管理，实现可视性高且能实时反映车间运行状态和检测生产信息，对于提高断路器制造企业生产效率、降低企业运行成本具有重要意义。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，能对设备运行数据、生产信息、人员信息等数据的统一管理，实现可视性高且能实时反映车间运行状态和检测生产信息，并大幅提升断路器制造车间的生产管理水平和产品品质，降低企业运行成本。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，包括断路器自动化物理实体设备检测单元、车间数字孪生体生成单元以及将所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述车间数字孪生体生成单元连接在一起的车间数据传输单元；其中

所述断路器自动化物理实体设备检测单元，用于在断路器自动化检测生产任务过程中，通过预设的控制设备及断路器检测生产设备同时采集和上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据；

所述车间数据传输单元，用于建立所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述车间数字孪生体生成单元之间的传输通道；

所述车间数字孪生体生成单元，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并同时通过所生成的车间数字孪生体展示断路器自动化检测生产任务过程中车间运行状态和检测生产信息。

其中，所述控制设备包括传感器和PLC控制器；所述断路器检测生产设备包括断路器检测设备、工业相机和激光打标机。

其中，所述车间数据传输单元包括底层数据传输模块、中间件数据采集模块和上层数据传输模块；其中，

所述底层数据传输模块，用于基于TCP协议，关联所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述中间件数据采集模块，将所述断路器自动化物理实体设备检测单元产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据上传给所述中间件数据采集模块；

所述中间件数据采集模块，用于对所述断路器自动化物理实体设备检测单元产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据进行解析；

所述上层数据传输模块，用于与所述车间数字孪生体生成单元建立连接，并将所述中间件数据采集模块解析的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据转化成车间数据格式，发送给所述车间数字孪生体生成单元。

其中，所述车间数字孪生体生成单元包括孪生数据展示模块、断路器检测设备驱动模块、检测设备高亮显示模块、断路器检测故障预警模块、检测车间交互控制模块和断路器检测车间漫游模块；其中，

所述孪生数据展示模块，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并显示断路器检测生产进度、设备状态、设备能耗、产品合格率等信息，进行信息的集中管理和展示；

所述断路器检测设备驱动模块，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作和断路器在流水线中的运动；

所述检测设备高亮显示模块，用于利用报警灯和箱体的高亮显示功能，显示检测设备的运行状态；

所述断路器检测故障预警模块，用于准确定位断路器检测设备故障；

所述检测车间交互控制模块，用于通过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度，以及通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制；

所述断路器检测车间漫游模块，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游，和/或通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

其中，所述孪生数据展示模块包括：

孪生体生成子模块，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体；

车间数据展示子模块，用于通过文本框、环形图和条形图插件，显示整个车间的设备运行状态、计划产量、计划达成率、一次直通率和设备能耗；

单元数据展示子模块，用于显示检测设备的运行数据，所述检测设备的运行数据包括检测设备名称、运行状态、产量、合格率、OEE和不合格量。

其中，所述断路器检测设备驱动模块包括：

机械动作可视化子模块，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作；

动作可视化子模块，用于可视化断路器在流水线中跟随传送带运动和脱离传送带运动。

其中，所述检测车间交互控制模块包括：

排产调度子模块，用于过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度；

交互控制子模块，用于通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制。

其中，所述断路器检测车间漫游模块包括：

手机漫游功能子模块，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游；

相机漫游功能子模块，用于通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明基于数字孪生技术，建立用于断路器自动化检测生产的数字孪生车间，对断路器检测流水线进行可视化、综合化管理，提供断路器生产订单的统计分析功能，根据设备运行状态、当前订单生产状态等信息，快速、动态地对生产异常、订单调整等事件进行响应和排产任务决策；

2、本发明提供车间设备运行状态信息的监测、分析和统计管理功能，并综合决策设备的运维方案，实现设备最优运行，且在进行车间设备运行管理时，数字孪生车间能够对车间设备的运行状态、报警灯、检测生产进度、产品合格率等数据进行集中、可视化管理。车间管理人员通过鼠标、键盘、触摸屏等方式，可以对孪生车间进行交互式漫游操作，实现对断路器检测车间的实时管控。数字孪生车间人机交互方式上，可以对所选车间检测设备实现高亮效果，并详细展示该检测设备的运行数据；

3、本发明有助于提升企业管理人员对车间生产运行情况的管控能力，提高生产计划的制定、动态调整等动态事件的计划调整能力，综合提高断路器制造企业的运行管理能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置的系统框图；

图2为图1中车间数据传输单元的中间件数据采集模块解析的数据格式的示意图；

图3为图1中车间数字孪生体生成单元的孪生数据展示模块的结构示意图；

图4为图1中车间数字孪生体生成单元的断路器检测设备驱动模块的结构示意图；

图5为图1中车间数字孪生体生成单元的检测车间交互控制模块的结构示意图；

图6为图1中车间数字孪生体生成单元的断路器检测车间漫游模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，包括断路器自动化物理实体设备检测单元1、车间数字孪生体生成单元2以及将断路器自动化物理实体设备检测单元1和车间数字孪生体生成单元2连接在一起的车间数据传输单元3；其中

断路器自动化物理实体设备检测单元1，用于在断路器自动化检测生产任务过程中，通过预设的控制设备及断路器检测生产设备同时采集和上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据；其中，控制设备包括传感器和PLC控制器等；断路器检测生产设备包括断路器检测设备、工业相机和激光打标机等；

车间数据传输单元3，用于建立断路器自动化物理实体设备检测单元1和车间数字孪生体生成单元2之间的传输通道；

车间数字孪生体生成单元3，用于根据断路器自动化物理实体设备检测单元1上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并同时通过所生成的车间数字孪生体展示断路器自动化检测生产任务过程中车间运行状态和检测生产信息。

应当说明的是，断路器自动化物理实体设备检测单元1负责完成断路器自动化检测生产任务，同时采集和上传物理实体设备的车间数据。该断路器自动化物理实体设备检测单元1分为三个实体设备模块：检测对象、控制设备、断路器检测生产模块。其中，检测对象根据实际生产任务，可分为单极断路器、二极断路器、三极断路器和四极断路器；控制设备模块包括传感器和PLC控制器等控制设备，控制设备模块主要负责驱动断路器检测机构，完成断路器检测生产动作；断路器检测生产模块包括断路器检测设备、工业相机、激光打标机等检测机构。其中断路器检测设备包括单极穿钉、单极铆合、激光打标、自动延时、多极拼装、多极穿钉、多极铆合、扫码瞬时、通断耐压、自动移印、装配卡扣和贴封口塞12个检测设备单元，主要对断路器保护特性进行校验和检测，保护特性又进一步分为过载保护特性和短路保护特性校验。

因此，该断路器自动化物理实体设备检测单元1通过三个实体设备模块的循环控制实现断路器检测车间运行，断路器在自动化检测车间传送带运行时，传感器通过检测断路器在流水线中的距离和位置来判断断路器是否到达指定工位位置。当断路器未到达指定位置时，相应的工位单元处于等待状态；当断路器达到指定位置时，此时需要根据相应单元的断路器操作数量来判断如何进行下一步检测操作。如果某一单元只针对单台断路器进行检测操作，则不需要对进入断路器指定位置的数量进行计数，PLC控制器直接发送动作指令，控制该检测设备进行检测操作。对于某些检测单元，对进入检测位置断路器的数量有一定数量要求，如自动延时检测单元，单次检测操作需要12台断路器。对于这一类型单元，进行检测操作之前需要对进入该工位的断路器数量进行计数，PLC控制器执行计数功能，当该工位满足相应的断路器数量要求时，PLC控制相应检测设备运动，完成检测操作。断路器检测生产模块执行检测任务的同时，PLC控制器实时采集断路器产量、产品合格量、不合格数、断路器检测节拍和综合效率等数据，将其发送至车间数据传输网络。

在本发明实施例中，车间数据传输单元3包括底层数据传输模块31、中间件数据采集模块32和上层数据传输模块33；其中，

底层数据传输模块31，用于基于TCP协议，关联断路器自动化物理实体设备检测单元1和中间件数据采集模块32，将断路器自动化物理实体设备检测单元1产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据上传给中间件数据采集模块32；

中间件数据采集模块32，用于对断路器自动化物理实体设备检测单元1产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据进行解析；

上层数据传输模块33，用于与车间数字孪生体生成单元2建立连接，并将中间件数据采集模块32解析的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据转化成车间数据格式，发送给车间数字孪生体生成单元2。

应当说明的是，底层数据传输模块31中的实体车间的运行数据、产品检测数据等信息，通过PLC控制相应的传感器获取，TCP协议建立数据连接后，车间内所有PLC控制器与中间件数据采集模块32使用MODBUS TCP协议传输设备运行状态、产量、不合格量等原始数据。中间件数据采集模块32向多个PLC控制器发送连接请求，同时将所需信息的起始地址和数据长度分别发送至车间内多个PLC控制器。控制器接收请求后作出响应，将所需的存储段数据按照十六进制格式发送至中间件数据采集模块32。

中间件数据采集模块32接收到存储段数据后，负责解析数据内容，断路器自动化检测物理实体设备有12台检测设备单元，中间件数据采集模块32开启12个数据采集线程，每个线程对应一台完成对应生产工艺的断路器自动化检测设备单元。每个线程内的数据信息按照特定格式解析，如图2所示，数据格式的第一位是车间号，第二位是产线号，第三位是设备序列号，第四位是设备状态，第五位至第十二位分别是该设备的完工量、不合格量、合格率、损失工时、质量直通率、IE效率、设备能耗和OEE。

上层数据传输模块33是中间件数据采集模块32和车间数字孪生体生成单元3的连接。车间数字孪生体作为接收数据的服务端，需要添加Socket通信脚本，Socket脚本绑定指定地址并且监听数据请求，中间件数据采集系统向服务端发送连接请求，服务端在监听到连接请求后作出响应，并建立连接。建立连接关系后，中间件数据采集模块32将解析完成的车间数据发送至服务端脚本，服务端脚本转化车间数据格式并进行分析。断路器自动化检测车间需要完成多种规格断路器的自动化检测生产任务，需要对不同断路器进行拼装和检测，在进行检测生产任务时，需要根据实际的产线任务进行订单分析，确定检测流水线进行单极或多极断路器检测。例如，进行四极断路器检测时，多极拼装单元提供四极断路器拼装所用的长手柄零部件，并且后续的触发器检测功能调整至四极断路器的检测方案。进行单极断路器检测时，多极拼装单元不工作，触发器检测功能调整至单极断路器的检测方案。

在本发明实施例中，车间数字孪生体生成单元2包括孪生数据展示模块21、断路器检测设备驱动模块22、检测设备高亮显示模块23、断路器检测故障预警模块24、检测车间交互控制模块25和断路器检测车间漫游模块26；其中，

孪生数据展示模块21，用于根据断路器自动化物理实体设备检测单元1上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并显示断路器检测生产进度、设备状态、设备能耗、产品合格率等信息，进行信息的集中管理和展示；

断路器检测设备驱动模块22，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作和断路器在流水线中的运动；

检测设备高亮显示模块23，用于利用报警灯和箱体的高亮显示功能，显示检测设备的运行状态；

断路器检测故障预警模块24，用于准确定位断路器检测设备故障；

检测车间交互控制模块25，用于通过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度，以及通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制；

断路器检测车间漫游模块26，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游，和/或通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

在本发明实施例中，如图3所示，孪生数据展示模块21包括：

孪生体生成子模块211，用于根据断路器自动化物理实体设备检测单元1上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体；

车间数据展示子模块212，用于通过文本框、环形图和条形图插件，显示整个车间的设备运行状态、计划产量、计划达成率、一次直通率和设备能耗；

单元数据展示子模块213，用于显示检测设备的运行数据，所述检测设备的运行数据包括检测设备名称、运行状态、产量、合格率、OEE和不合格量。

应当说明的是，孪生体生成子模块211根据断路器自动化物理实体设备检测单元1上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体。

车间数据展示子模块212通过文本框、环形图和条形图插件等方式，显示整个车间的设备运行状态、计划产量、计划达成率、一次直通率和设备能耗等信息。车间数据展示子模块212坐标不跟随检测设备坐标产生变化，因此将其保留在人机交互界面底部。

单元数据展示子模块213包括检测设备名称、运行状态、产量、合格率、OEE和不合格量等信息。该单元数据展示子模块213显示通过人机交互实现，默认处于隐藏状态，当通过鼠标、键盘、触摸屏等方式选中其中一台检测设备时，该单元数据展示子模块213弹出，并显示在特定位置。每台检测设备的箱体都具备碰撞体功能，通过鼠标左键点击箱体的碰撞体，发生碰撞检测后，获取该设备的序列号和设备名称，从Socket脚本中读取该设备序列号所对应的状态信息，并且调用预先定义的生成面板函数，弹出该单元数据展示子模块213。设备实际运行状态包括四种情况：待机、正常、暂停和故障，车间数字孪生检测设备依靠断路器自动化检测物理实体设备发送的孪生数据实时显示运行状态。在该单元数据展示子模块213已经显示的情况下，再次点击箱体，则该单元数据展示子模块213隐藏。

在本发明实施例中，如图4所示，断路器检测设备驱动模块22包括：

机械动作可视化子模块221，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作；

动作可视化子模块222，用于可视化断路器在流水线中跟随传送带运动和脱离传送带运动。

应当说明的是，车间数字孪生体中可视化对象包括数字孪生检测设备的机械动作和断路器在流水线中的运动。

机械动作可视化子模块221中数字孪生检测设备的运动包括每个检测模块中多个检测机构的机械运动，该机械运动通过真实物理实体设备的运动逻辑和状态驱动，通过数据传输网络传输至孪生体，进而可以由孪生数据驱动检测机构的机械运动。

动作可视化子模块222中断路器在流水线中的运动分为跟随传送带运动和脱离传送带运动。断路器跟随传送带运动时，模拟实体车间中断路器的物理动作，此时断路器运动不受孪生数据控制。断路器脱离传送带运动时，断路器作为检测机构的子对象，跟随检测机构一起运动，同样受到孪生数据的实时控制。

在本发明实施例中，检测设备高亮显示模块23是为了用户通过数字孪生车间直观了解检测设备的运行状态，方便管理断路器自动化检测车间整体运行情况。高亮显示功能被应用在设备的报警灯和箱体，报警灯和箱体的高亮显示功能根据车间数据的第四位设备状态实现。报警灯包括三种显示灯：绿灯、黄灯和红灯。绿灯代表检测设备处于正常状态，黄灯代表检测设备处于待机或暂停状态，红灯代表检测设备处于故障状态。箱体的高亮显示包括四种情况，边框颜色为蓝色、绿色、黄色和红色。当车间数字孪生体接收到检测设备的正常信号，并且鼠标在人机交互窗口经过检测设备时，则箱体边框为蓝色，鼠标离开该检测设备，蓝色边框消失。当设备处于正常状态，并且鼠标左键选中检测设备时，箱体边框为绿色，再次点击箱体后，箱体绿框消失，代表取消选中这台设备，同时单元数据展示面板隐藏。当车间数字孪生体接收到检测设备的异常信号时，需要确定设备处于待机、暂停或故障状态。设备处于待机、暂停状态时，箱体边框为黄色。设备处于故障状态时，箱体边框为红色。

在本发明实施例中，断路器检测故障预警模块24提供了多种报警方式，使工作人员及时发现并准确定位断路器检测设备故障。故障警示包含孪生数据展示报警、检测设备故障停止、检测设备高亮显示报警、故障设备定位等四个报警方式。

在孪生数据展示报警中，当Socket脚本接收到设备待机、暂停或故障信号时，Socket脚本将数据反馈到车间数据展示子模块212和单元数据展示子模块212两个部分。车间数据展示子模块212根据实际车间情况显示总车间处于待机、暂停或故障状态。单元数据展示子模块212在不同的状态当该设备处于待机或暂停状态时，单元数据展示子模块212的显示由鼠标事件控制，即鼠标单击该设备时，单元数据展示子模块212弹出，并显示该设备运行状态、产量、合格率等信息。当该单元处于故障状态时，单元数据展示子模块212的显示由脚本控制，单元数据展示子模块212自动弹出，并显示该故障单元的设备信息，同时实现其余报警功能；

在检测设备故障停止中，依靠Socket接收的设备状态数据实现。当断路器自动化物理实体设备检测单元1处于正常状态时，Socket脚本接收到设备的正常信号，车间数字孪生体生成单元2中的检测设备被事件触发，实现数据驱动车间数字孪生设备的效果。当断路器自动化物理实体设备检测单元1处于待机、暂停或故障状态时，Socket脚本接收的信号都是异常信号，即使断路器与触发器接触，触发器不满足正常状态的条件，无法执行其余条件的检测，触发器的条件检测发生中断。当设备处于故障停止状态时，并且Socket脚本接收到断路器自动化物理实体设备检测单元1发送的正常信号时，触发器恢复碰撞检测功能，继续执行设备动作，实现检测设备故障恢复的效果。

在检测设备高亮显示报警中，当断路器自动化物理实体设备检测单元1出现异常时，车间数字孪生体生成单元2接收的运行状态数据有三种情况：0、2、3。当设备处于待机状态或暂停状态时，运行状态数据为0或2，脚本控制报警灯显示黄灯，箱体的高亮效果由脚本控制，箱体边框显示黄色。当设备处于故障状态时，运行状态数据为3，脚本控制报警灯显示红灯，箱体的高亮效果由脚本控制，箱体边框显示红色。

在故障设备定位中，当设备处于待机或暂停状态时，不实现故障设备定位功能。先创建每个检测设备对应的定位相机，并隐藏所有定位相机，减少系统运行占用的资源。通过获取Socket脚本中的故障单元序列号，确定序列号对应的检测设备和定位相机，并显示该定位相机，人机交互界面视野同样会转移到该故障设备，实现故障设备定位的效果。

在本发明实施例中，如图5所示，检测车间交互控制模块25包括：

排产调度子模块251，用于过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度；

交互控制子模块252，用于通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制。

应当说明的是，排产调度子模块251的主要步骤，首先针对问题的特点(包括问题的动态性、工艺性和问题的针对性等)，在考虑资源约束和工艺约束的条件下，搭建以生产效率与设备能耗为多目标的动态数学模型，并搭建决策变量(作业元素在单元设备上的分配及其工序确认)的编码与解码原理，在多目标回溯搜索优化算法的选择I、交叉、变异和选择II等操作下，不断在约束空间内搜寻面向动态订单的更优调度方案，以实现该断路器数字孪生检测车间的以生产效率与设备能耗的多目标优化。

交互控制子模块252实现对单元设备的运维检修方案的自主决策。首先，本发明通过使用忠实映射与动态优化模拟的方法，对物理真实车间进行全生命周期模拟、仿真与优化，即可在该车间数字孪生体中获取大量具有代表性、真实性、可靠性和潜在性的设备单元故障工况，并针对这些工况制定相应运维检修方案。其次，对这些通过模拟仿真获取的数据集进行命名、分类和标识等方法，并以此训练出深度神经网络中的各隐含层。再次，通过训练集的标签及其特征，进行深度神经网络的Softmax分类器的训练。最后，通过BP算法，实现整个神经网络的微调与优化。此时，通过该训练好的深度神经网络模型，并依据获取的断路器检测车间的设备单元实时孪生数据，即可获得实时的设备运行状态，预测未来潜在的设备运行状态，并针对这些信息做出相应的运维检修意见和方案决策。

在本发明实施例中，如图6所示，断路器检测车间漫游模块26包括：

手机漫游功能子模块261，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游；

相机漫游功能子模块262，用于通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

应当说明的是，手机漫游功能子模块261主要提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游。首先需要选定进行漫游的主摄像机，其次编写脚本，设置各按键功能，即在脚本中设置W、S、A、D等按键实现主摄像机前、后、左、右移动的功能，Ctrl键和空格键实现上下移动功能，鼠标右键实现主摄像机的旋转功能，鼠标滚轮实现缩放功能，Esc实现退出应用程序的功能。最后将编写的脚本添加到主摄像机，使用者通过控制主摄像机移动模拟视角的移动，在检测流水线内进行漫游交互，监控设备运行数据。

相机漫游功能子模块262在无人操控漫游视角移动时触发启动。设置在两分钟内无人操作数字孪生车间时，数字孪生车间进入相机漫游状态。在每台检测设备周围设置多个不同角度和位置的漫游相机，并隐藏流水线中所有漫游相机，减少系统运行占用的资源。相机漫游过程包含多段时间轴，每一段时间轴内只显示特定的漫游相机，隐藏其余漫游相机。当特定漫游相机的显示时间达到时间轴长度后，相机自动隐藏，开始下一个漫游相机在另一段时间轴内的显示。所有漫游相机都完成显示功能后，将时间轴数值归零，如果时间轴归零后仍然无人操作运维系统，重新开始遍历所有漫游相机，实现相机漫游的循环。在遍历漫游相机时，使用者通过漫游相机的更替不断变换视角和视野，方便监控断路器检测车间数字孪生体的运行情况，实现检测流水线的远程可视化运行、管理和维护。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明基于数字孪生技术，建立用于断路器自动化检测生产的数字孪生车间，对断路器检测流水线进行可视化、综合化管理，提供断路器生产订单的统计分析功能，根据设备运行状态、当前订单生产状态等信息，快速、动态地对生产异常、订单调整等事件进行响应和排产任务决策；

2、本发明提供车间设备运行状态信息的监测、分析和统计管理功能，并综合决策设备的运维方案，实现设备最优运行，且在进行车间设备运行管理时，数字孪生车间能够对车间设备的运行状态、报警灯、检测生产进度、产品合格率等数据进行集中、可视化管理。车间管理人员通过鼠标、键盘、触摸屏等方式，可以对孪生车间进行交互式漫游操作，实现对断路器检测车间的实时管控。数字孪生车间人机交互方式上，可以对所选车间检测设备实现高亮效果，并详细展示该检测设备的运行数据；

3、本发明有助于提升企业管理人员对车间生产运行情况的管控能力，提高生产计划的制定、动态调整等动态事件的计划调整能力，综合提高断路器制造企业的运行管理能力。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，包括断路器自动化物理实体设备检测单元、车间数字孪生体生成单元以及将所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述车间数字孪生体生成单元连接在一起的车间数据传输单元；其中

所述断路器自动化物理实体设备检测单元，用于在断路器自动化检测生产任务过程中，通过预设的控制设备及断路器检测生产设备同时采集和上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据；

所述车间数据传输单元，用于建立所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述车间数字孪生体生成单元之间的传输通道；

所述车间数字孪生体生成单元，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并同时通过所生成的车间数字孪生体展示断路器自动化检测生产任务过程中车间运行状态和检测生产信息。

2.如权利要求1所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述控制设备包括传感器和PLC控制器；所述断路器检测生产设备包括断路器检测设备、工业相机和激光打标机。

3.如权利要求1所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述车间数据传输单元包括底层数据传输模块、中间件数据采集模块和上层数据传输模块；其中，

所述底层数据传输模块，用于基于TCP协议，关联所述断路器自动化物理实体设备检测单元和所述中间件数据采集模块，将所述断路器自动化物理实体设备检测单元产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据上传给所述中间件数据采集模块；

所述中间件数据采集模块，用于对所述断路器自动化物理实体设备检测单元产生的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据进行解析；

所述上层数据传输模块，用于与所述车间数字孪生体生成单元建立连接，并将所述中间件数据采集模块解析的物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据转化成车间数据格式，发送给所述车间数字孪生体生成单元。

4.如权利要求1所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述车间数字孪生体生成单元包括孪生数据展示模块、断路器检测设备驱动模块、检测设备高亮显示模块、断路器检测故障预警模块、检测车间交互控制模块和断路器检测车间漫游模块；其中，

所述孪生数据展示模块，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体，并显示断路器检测生产进度、设备状态、设备能耗、产品合格率等信息，进行信息的集中管理和展示；

所述断路器检测设备驱动模块，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作和断路器在流水线中的运动；

所述检测设备高亮显示模块，用于利用报警灯和箱体的高亮显示功能，显示检测设备的运行状态；

所述断路器检测故障预警模块，用于准确定位断路器检测设备故障；

所述检测车间交互控制模块，用于通过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度，以及通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制；

所述断路器检测车间漫游模块，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游，和/或通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

5.如权利要求4所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述孪生数据展示模块包括：

孪生体生成子模块，用于根据所述断路器自动化物理实体设备检测单元上传物理实体设备车间的运行数据和产品检测数据，生成车间数字孪生体；

车间数据展示子模块，用于通过文本框、环形图和条形图插件，显示整个车间的设备运行状态、计划产量、计划达成率、一次直通率和设备能耗；

单元数据展示子模块，用于显示检测设备的运行数据，所述检测设备的运行数据包括检测设备名称、运行状态、产量、合格率、OEE和不合格量。

6.如权利要求4所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述断路器检测设备驱动模块包括：

机械动作可视化子模块，用于可视化数字孪生检测设备的机械动作；

动作可视化子模块，用于可视化断路器在流水线中跟随传送带运动和脱离传送带运动。

7.如权利要求4所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述检测车间交互控制模块包括：

排产调度子模块，用于过对实时生产订单进行以生产效率和设备能耗为多目标的动态排产调度；

交互控制子模块，用于通过对以设备的历史故障检修数据为训练集，参考各检测设备的实时孪生数据，实现断路器自动化检测设备的运维检修方案的决策和控制。

8.如权利要求4所述的断路器自动化检测生产数字孪生车间生成装置，其特征在于，所述断路器检测车间漫游模块包括：

手机漫游功能子模块，用于通过手机漫游来提供交互服务，通过鼠标、键盘、触摸屏等配件实现孪生检测车间的场景漫游；

相机漫游功能子模块，用于通过相机漫游在无人操控漫游视角移动时触发启动。

Images